(57)【要約】【課題】案内溝付きの微細ピットパターン、およびそれを利用した読取専用光ディスク原盤を製造する際、ごく微細なピットから大きなピットまでの複数の大きさのピットを、読み取り時に判別可能な面積差で精細に形成することを可能にする。【解決手段】原盤であるガラス板１１に、案内溝４’を連続して形成し、該案内溝４’内のそれぞれに面積の異なる微細ピット３’を形成し、多値記録方式においても微小な面積差をはっきりと判別可能なシャープなピットと、トラッキング外れを防ぐことができる案内溝とを同時に形成することができる読取専用光ディスク原盤の製造を可能にする。【選択図】図２−２
2006004586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨した板上に熱吸収する相変化層を形成する工程と、その上に熱によって反応して硬化する感熱層を形成する工程と、その上にフォトレジスト層を形成する工程と、前記相変化層と前記感熱層と前記フォトレジスト層との３層構造の原盤に対してピット露光および案内溝露光を行う工程と、現像を行う工程と、前記フォトレジスト層のパターンをマスクとして前記感熱層のエッチングを行う工程と、前記エッチング後の原盤から前記フォトレジスト層を除去する工程によって、案内溝を形成し、かつ該溝部にピットパターンを形成することを特徴とするピットパターンの形成方法。
【請求項２】
前記相変化層として、ＳｂとＴｅの化合物を用いることを特徴とする請求項１記載のピットパターンの形成方法。
【請求項３】
前記感熱層として、ＺｎＳとＳｉＯ２の化合物を用いることを特徴とする請求項１記載のピットパターンの形成方法。
【請求項４】
前記露光を行う工程において、ピット露光用のビームと案内溝露光用のビームを別々に照射し、各々のビームにパワー変調を加えて、溝露光部にピット露光を行うようにしたことを特徴とする請求項１記載のピットパターンの形成方法。
【請求項５】
前記露光を行う工程において、案内溝露光用のビームの強度を、下層の感熱層が硬化しない強度とし、ピット露光用のビームの強度を前記案内溝露光用のビームよりも強くしたことを特徴とする請求項４記載のピットパターンの形成方法。
【請求項６】
研磨した板上に光を吸収して発熱する光吸収層を形成する工程と、その上に熱によって反応し変化する熱反応層を形成する工程と、その上にフォトレジスト層を形成する工程と、前記光吸収層と前記熱反応層と前記フォトレジスト層との３層構造の原盤に対してピット露光および案内溝露光を行う工程と、現像を行う工程と、前記フォトレジスト層のパターンをマスクとして前記熱反応層のエッチングを行う工程と、前記エッチング後の原盤から前記フォトレジスト層を除去する工程によって、案内溝を形成し、かつ該溝部にピットパターンを形成することを特徴とするピットパターンの形成方法。
【請求項７】
前記露光を行う工程において、ピット露光用のビームと案内溝露光用のビームを別々に照射し、各々のビームにパワー変調を加えて、溝露光部にピット露光を行うようにしたことを特徴とする請求項６記載のピットパターンの形成方法。
【請求項８】
前記露光を行う工程において、案内溝露光用のビームの強度を、下層の熱反応層が変質しない強度とし、ピット露光用のビームの強度を前記案内溝露光用のビームよりも強くしたことを特徴とする請求項７記載のピットパターンの形成方法。
【請求項９】
前記フォトレジストの種類を、ポジ型のフォトレジストとすることを特徴とする請求項１または６記載のピットパターンの形成方法。
【請求項１０】
請求項１〜９いずれか１項に記載のピットパターンの形成方法を用いて製作されたことを特徴とする読取専用光ディスク原盤。
【請求項１１】
請求項１０記載の読取専用光ディスク原盤に導電被膜を形成し、該導電被膜を陰極として、ニッケル電鋳して前記読取専用光ディスク原盤のパターンと凹凸が逆転したパターンを有するニッケル盤を形成した後、前記読取専用光ディスク原盤から前記ニッケル盤を剥離し、該ニッケル盤に対して洗浄と裏面研磨と内外径加工を行ってスタンパを製作する工程を有することを特徴とする読取専用光ディスクスタンパの製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の読取専用光ディスクスタンパの製造方法により製作したことを特徴とする読取専用光ディスクスタンパ。
【請求項１３】
請求項１２記載の読取専用光ディスクスタンパを用いて製造したことを特徴とする読取専用光ディスク基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、案内溝付き微細ピットパターンが形成される光ディスクに係るピットパターンの形成方法、このピットパターンの形成方法にて製作される読取専用光ディスク原盤、この読取専用光ディスク原盤を用いる読取専用光ディスクスタンパの製造方法、および読取専用光ディスクスタンパ、ならびに読取専用光ディスク基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
読取専用（ＲＯＭ）の光ディスク原盤には、スパイラル状または同心円状に、データ読取用の微細なピットが予め形成されている。このような微細ピットパターンは、一般的には原盤となるガラス板，金属板あるいはシリコンウエハといった基板上にフォトレジスト層を形成し、原盤露光装置の対物レンズで形成すべきピットパターンに応じてＯＮ／ＯＦＦ変調されたレーザービームを集束してフォトレジスト層を露光し、その後、現像する方法を採用して得られる。
【０００３】
前記方法によって微細ピットパターンが形成された原盤表面に導電被膜を形成し、その上にニッケル電鋳によってニッケル層を約３００μｍ程度積層させた後、これを剥離して内外径加工，裏面研磨して光ディスク製造用のスタンパを得る。そして、そのスタンパから射出成形などの手段によって光ディスク用基板を得る。
【０００４】
通常、ＲＯＭ用の光ディスクを製作する場合に、図８（ａ）に示す形成ピット形状の説明図、図８（ｂ）に示すピットの記録信号強度の説明図に示すように、一定の幅で長さの違うピットを形成して記録するという２値記録方式がある。それに対し、図９（ａ）に示すセルと形成ピット形状の説明図、図９（ｂ）に示すピットの記録信号強度の説明図に示すように、一定長のセルと呼ばれる範囲の中で、面積または深さの違うピットを形成することによって読み取る信号を段階的に変化させて、記録容量を増大するようにした多値記録方式が近年開発されつつある。
【０００５】
当然ながら多値の記録レベルを上げていくほど記録容量は増えるが、その分、各値のピット面積の差が小さくなるため、形成時のピット面積のわずかな差を明確に判別する技術と、その差を判別しやすくするためのシャープなピット形成技術が必要になる。
【０００６】
なお、ＲＯＭ用メディアに他の記録・再生用メディアとの互換性が要求される場合には、案内溝が有った方がトラッキング外れなどの不具合を防ぎやすい。
【０００７】
前記の課題を解決するための手段として、特許文献１に記載されているような、石英ガラスの原盤上にフォトレジストでパターニングを行い、これに対してリアクティブイオンエッチングによってガラスのエッチングを行い、その後、濃硫酸と過酸化水素水の混合液でレジストを剥離除去するという技術、あるいは、特許文献２に記載されているような、原盤表面にカルコゲン化合物を形成し、露光することにより、これを結晶化させて結晶状態の差によるエッチレート差を利用し、結晶化部分を選択的に除去して微細パターニングを行うという技術、あるいは、特許文献３に記載されているような、フォトレジストに、溝露光用としてフォトレジストの膜厚方向の途中まで露光される光強度の弱い第１のビームと、この第１のビームよりも光強度が強いピット形成用ビームを用いて、溝部にピット形成を行うという技術が知られている。
【特許文献１】特開２００１−１４７４２号公報
【特許文献２】特開平１０−９７７３８号公報
【特許文献３】特開平７−１９２２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、精度良くガラスエッチングを行うためには、原盤に非常に高価な石英ガラスが必要となり、原盤製作が大幅なコストアップとなってしまう。
【０００９】
また、特許文献２に記載の技術では、カルコゲン化合物層のみのパターニングにおいて、ドライエッチング時にハロゲン系の有毒ガスが必要となり、これらの管理に細心の注意を払う必要があり、コストアップになる。またウェットエッチングにて、化合物層そのものにマスクをせずにエッチングしているため、成膜時に密着性の弱かった部分などが剥離を生じ、欠陥となってしまうおそれがある。
【００１０】
また、特許文献３に記載の技術では、溝部を弱い強度のビームで露光しており、このようなハーフ露光では溝深さ、あるいは幅にばらつきが出やすく、このような溝では十分なトラッキングが行えないおそれがある。
【００１１】
本発明の目的は、前記従来の課題を解決し、案内溝付きの微細ピットパターン、およびそれを利用した読取専用光ディスク原盤を製造する際、ごく微細なピットから大きなピットまでの複数の大きさのピットを、読み取り時に判別可能な面積差で精細に形成することを可能なピットパターンの形成方法および読取専用光ディスク原盤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係るピットパターンの形成方法は、研磨した板上に熱吸収する相変化層を形成する工程と、その上に熱によって反応して硬化する感熱層を形成する工程と、その上にフォトレジスト層を形成する工程と、前記相変化層と前記感熱層と前記フォトレジスト層との３層構造の原盤に対してピット露光および案内溝露光を行う工程と、現像を行う工程と、前記フォトレジスト層のパターンをマスクとして前記感熱層のエッチングを行う工程と、前記エッチング後の原盤から前記フォトレジスト層を除去する工程によって、案内溝を形成し、かつ該溝部に面積の異なるピットパターンを形成することを特徴とし、この方法によって、多値記録方式においても微小な面積差をはっきりと判別可能なシャープなピットと、トラッキング外れを防ぐ案内溝を同時に形成することが可能な読取専用光ディスク原盤の製造方法を、低欠陥かつ低コストで提供することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のピットパターンの形成方法において、相変化層として、ＳｂとＴｅの化合物を用いることを特徴とし、この方法によって、露光用のビームから効率的に熱を吸収することが可能になるため、上層の感熱層に伝えることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載のピットパターンの形成方法において、感熱層として、ＺｎＳとＳｉＯ２の化合物を用いることを特徴とし、この方法によって、熱によるしきい値的な熱硬化が可能になるため、非常にシャープで急峻なピットを形成することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１記載のピットパターンの形成方法において、露光を行う工程において、ピット露光用のビームと案内溝露光用のビームを別々に照射し、各々のビームにパワー変調を加えて、溝露光部にピット露光を行うようにしたことを特徴とし、この方法によって、ピット形成と案内溝形成が同時にできるため、トラッキング外れの起きない読取専用光ディスク原盤を供給することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項４記載のピットパターンの形成方法において、露光を行う工程において、案内溝露光用のビームの強度を、下層の感熱層が硬化しない強度とし、ピット露光用のビームの強度を案内溝露光用のビームよりも強くしたことを特徴とし、この方法によって、ピット形成と案内溝形成が同時にできるため、トラッキング外れの起きない読取専用光ディスク原盤を供給することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明に係るピットパターンの形成方法は、研磨した板上に光を吸収して発熱する光吸収層を形成する工程と、その上に熱によって反応し変化する熱反応層を形成する工程と、その上にフォトレジスト層を形成する工程と、前記光吸収層と前記熱反応層と前記フォトレジスト層との３層構造の原盤に対してピット露光および案内溝露光を行う工程と、現像を行う工程と、前記フォトレジスト層のパターンをマスクとして前記熱反応層のエッチングを行う工程と、前記エッチング後の原盤から前記フォトレジスト層を除去する工程によって、案内溝を形成し、かつ該溝部にピットパターンを形成することを特徴とし、この方法によって、多値記録方式においても微小な面積差をはっきりと判別可能なシャープなピットと、トラッキング外れを防ぐ案内溝を同時に形成することが可能な読取専用光ディスク原盤の製造方法を、低欠陥かつ低コストで提供することができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項６記載のピットパターンの形成方法において、露光を行う工程において、ピット露光用のビームと案内溝露光用のビームを別々に照射し、各々のビームにパワー変調を加えて、溝露光部にピット露光を行うようにしたことを特徴とし、この方法によって、ピット形成と案内溝形成が同時にできるため、トラッキング外れの起きない読取専用光ディスク原盤を供給することができる。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項７記載のピットパターンの形成方法において、露光を行う工程において、案内溝露光用のビームの強度を、下層の熱反応層が変質しない強度とし、ピット露光用のビームの強度を前記案内溝露光用のビームよりも強くしたことを特徴とし、この方法によって、ピット形成と案内溝形成が同時にできるため、トラッキング外れの起きない読取専用光ディスク原盤を供給することができる。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、請求項１または６記載のピットパターンの形成方法において、フォトレジストの種類を、ポジ型のフォトレジストとすることを特徴とし、この方法によって、フォトレジストにポジ型を用いることにより、ピット形成と同時に案内溝を形成することができる。
【００２１】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９いずれか１項に記載のピットパターンの形成方法を用いて読取専用光ディスク原盤を製作することにより、高密度，低欠陥かつ低コストの読取専用光ディスク原盤を供給することができる。
【００２２】
請求項１１に記載の発明に係る読取専用光ディスクスタンパの製造方法は、請求項１０記載の読取専用光ディスク原盤に導電被膜を形成し、該導電被膜を陰極として、ニッケル電鋳して前記読取専用光ディスク原盤のパターンと凹凸が逆転したパターンを有するニッケル盤を形成した後、前記読取専用光ディスク原盤から前記ニッケル盤を剥離し、該ニッケル盤に対して洗浄と裏面研磨と内外径加工を行ってスタンパを製作する工程を有することを特徴とし、この方法によって、高密度で高い信号品質を保持しながら、低コストかつ低欠陥で信号読み取り特性に優れた読取専用光ディスクスタンパを製造することができる。
【００２３】
請求項１２に記載の発明に係る読取専用光ディスクスタンパは、請求項１１記載の読取専用光ディスクスタンパの製造方法により製作したことを特徴とし、この構成によって、高密度で高い信号品質を保持しながら、低コストかつ低欠陥で信号読み取り特性に優れたものとなる。
【００２４】
請求項１３に記載の発明に係る読取専用光ディスク基板は、請求項１２記載の読取専用光ディスクスタンパを用いて製造したことを特徴とし、このスタンパを用いて射出成形を行うことにより、高い寸法精度でありながら低コストかつ低欠陥で信号読み取り特性に優れた読取専用光ディスク基板を製造することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、前記のような層構成と製造工程により、多値記録方式においても微小な面積差をはっきりと判別可能なシャープなピットと、トラッキング外れを防ぐ案内溝とを同時に形成することが可能な読取専用光ディスク原盤の製造方法を、低欠陥かつ低コストで提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１は以下に説明する本発明の実施形態にて製作する案内溝付きピットが形成された光ディスクにおけるピット部分の基本形状の説明図であり、光ディスク１表面のランド２間に、ピット３が一部楕円形状に形成（後述する）された案内溝４を備えたものである。
【００２８】
本発明の実施形態１を説明するための光ディスク原盤製作の工程を図２−１〜図２−２の一部断面図を参照して説明する。
【００２９】
（１）原盤洗浄：原盤材料としては、研磨したガラスが一般的に用いられるが、もちろん金属あるいはシリコンなどを研磨したものでもよい。ここでは一般的な研磨ガラス板を用いる例を説明する。図２(ａ)に示すガラス板１１の表面にＵＶ／Ｏ３と呼ばれる紫外線オゾン処理装置で約２分間表面処理することにより、ガラス板１の表面を親水化・活性化すると共に、ガラス板１１の表面の有機物を除去する（図示せず）。その後、高圧純水シャワーあるいは超音波を印加した純水シャワーによって、ガラス板１の表面に浮いた不純物を完全に洗浄除去した後、高速回転振り切り、およびＮ２（窒素）ブローによって乾燥させる（図示せず）。
【００３０】
その他の洗浄方法として、例えばイソプロピルアルコールなどの溶剤により表面を洗浄（有機物の除去）した後、十分に純水で洗浄しておけば、ガラス板１１の表面を親水性に置換することができる。しかし、有機物の除去性に優れている点、および薬品を使わないなど、環境への影響，コスト，作業性の点を考慮すると、ＵＶ／Ｏ３処理が最も優れた洗浄方法であるといえる。
【００３１】
（２）相変化層形成：（１）の工程におけるガラス板１１に、露光ビームによる熱吸収を生じる作用のある相変化材料の薄膜層（相変化層）１２を形成する（図２(ａ)参照）。該相変化材料としては、実施形態１ではＳｂ（アンチモン）とＴｅ（テルル）の化合物を採用している。成膜方法としてはスパッタリングの手法を用いている。膜厚に関しては、熱吸収によって次工程で形成する感熱層を加熱することができればよいため、特に規定はしないが、実施形態１では２０ｎｍ〜５０ｎｍとした。
【００３２】
（３）感熱層形成：（２）の工程における相変化層１２上に感熱層１３を形成する（図２(ｂ)参照）。感熱層１３は、相変化層１２が露光ビームによって熱を吸収し、その熱を受けて反応する性質を有するものを用いる。該感熱層１３の材料としては、露光ビームを透過させる必要もあるため、実施形態１ではＺｎＳ（硫化亜鉛）とＳｉＯ２（酸化シリコン）の化合物を採用している。該感熱層１３の材料は、熱によって反応する部分と未反応部分がしきい値的に変化し、未反応部分のエッチングによる除去が可能となるため、非常にシャープで急峻なピットあるいは案内溝を形成することができる。
【００３３】
成膜方法としては、前述した相変化層１２の形成と同様、スパッタリングの手法を用いることで連続的に成膜することができ、時間とコストを節約することができる。膜厚は、最終的に感熱層１３の厚さがピットおよび案内溝の深さとなるため、そのように膜厚を規定する。実施形態１では４０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲とした。
【００３４】
（４）フォトレジスト層形成：（３）の工程における感熱層１３の上に、ポジ型のフォトレジストをスピンコートし、加熱乾燥・冷却することによって、フォトレジスト層１４を形成する（図２(ｃ)参照）。フォトレジスト層１４を形成する前に、感熱層１３上にシランカップリング剤（ジアミノシランあるいはＨＭＤＳ：ヘキサメチルジシラザン）、あるいはチタンカップリング剤などの密着増強剤を塗布して、フォトレジストに対する密着性を向上させるようにする。
【００３５】
なお、フォトレジスト材料としては、一般的に多値記録方式では、高いピット形成精度が要求されるため、短波長紫外線露光用あるいは電子線反応用の超高解像度タイプを用いる必要があるが、このタイプのフォトレジスト材料は、環境に対して非常に敏感な化学増幅タイプが多く、取り扱いが難しく、かつ高価である。それに対して実施形態１では、前述のように感熱層１３によって高精細なピット形成が可能であって、フォトレジスト層１４は案内溝形成用のマスクとして使用するため、環境に対して安定していて取り扱いの容易なｉ線系フォトレジストでも十分に使用可能であり、また大幅なコストダウンになる。
【００３６】
実施形態１では、フォトレジスト材料として、クラリアント製ｉ線系フォトレジストを使用している。フォトレジストの加熱条件は、オーブンで９０℃〜１２０℃，３０分〜１時間である。フォトレジスト層４の膜厚は、マスクとして使用するため、厚すぎると大きな露光パワーが必要となるが、薄すぎるとマスク層としての役割を果たさないため、４０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲になるように調整する。
【００３７】
（５）露光：（４）の工程において製作した原盤を青紫色または紫外線の露光ビーム１５を対物レンズ１６にて集光して露光する（図２(ｄ)参照）。原盤を回転横送りしながら露光することにより、フォトレジスト層１４にはスパイラル状の案内溝の潜像１７ａが形成され、下層の感熱層１３にはピット形状に反応したピットの潜像１７ｂが形成される。実施形態１では、案内溝露光部にピット露光を行うことによって、案内溝付きピットを形成し、トラッキング外れが生じることを防止している。
【００３８】
具体的な露光例として、案内溝露光用ビームのピーク強度を、下層の感熱層１３が反応しない強度とし、ピット露光用ビームのピーク強度を案内溝露光用ビームよりも強くして、下層の感熱層１３が露光の熱によって反応するようにする。これは、フォトレジスト層１４が総合的な積算光量によって潜像が形成されるのに対して、感熱層１３では、ピット露光時のピークパワーの高い短パルス露光によって発生する高熱によって潜像が形成されるためである。
【００３９】
実施形態１における露光装置の光学系の概略図である図３を参照して実施形態１の露光方法を説明する。
【００４０】
図３において、露光は、レーザ光源２０から出射した元のビームをスタビライザ２１を通して、λ／２板２２とビームスプリッタ（ＰＢＳ）２３を用いて２ビームに分け、一方を案内溝露光用ビーム２４ａ、他方を後述するようにピット露光用ビーム２４ｂ，２４ｃとして用い、それぞれにＥＯ素子またはＡＯ素子からなる変調器２５ａ〜２５ｃ，偏向器２６ａ〜２６ｃを用いてビーム変調，偏向が可能であるようにする。
【００４１】
ピット露光用ビーム２４ｂ，２４ｃは、λ／２板２７，ＰＢＳ２８，ミラー２９にて２ビーム２４ｂ，２４ｃに分けられ、変調器２５ｂ，２５ｃと偏向器２６ｂ，２６ｃにてビームのそれぞれにＯＮ／ＯＦＦ変調，偏向を行うことができる。
【００４２】
前記露光用の各ビーム２４ａ〜２４ｃは、光路中にミラー３０，３１、あるいはＰＢＳ３２，３３、あるいはλ／２板３４を用いて、図２（ｄ）に示す露光ビーム１５として、対物レンズ１６に入射するように構成されており、回転モータ３５により回転されるターンテーブル３６と、横動するスライダ３７とによって駆動される露光対象の原盤３８を露光する。
【００４３】
（６）現像：（５）の工程において露光された原盤をアルカリ性の現像液で現像し、純水で洗浄・高速回転で振り切り乾燥を行う。現像処理によってフォトレジスト層１４の露光された部分（潜像が形成された部分）が除去され、溝パターン１８が形成される（図２(ｅ)参照）。
【００４４】
（７）エッチング：（６）の工程において現像した後の原盤の感熱層エッチングを行う（図２(ｆ)参照）。エッチングは実施形態１では、３％〜１０％のフッ酸水溶液に１０秒〜３０秒浸漬することによって行う。前述のように、感熱層１３は露光時の熱によって反応する部分と未反応部分がしきい値的に変化しているため、エッチングによって未反応部の内フォトレジスト層１４でマスクされていない部分は除去され、熱反応部は残るので、非常にシャープで急峻なピット３’部分を形成することができる。
【００４５】
また、フォトレジスト層１４のマスク部はランド２’部分となり、案内溝４’部分が同時に形成される。さらに、実施形態１ではフォトレジスト層１４によるマスクを施しているため、感熱層１３を形成するときに密着性が弱かった部分などが、エッチングによって侵され欠陥となるのを防ぐことができる。
【００４６】
エッチング方式では、その他にＣＨＦ３ガスなどを用いたＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）による除去方法などがあり、これも使用可能である。
【００４７】
（８）フォトレジスト層除去：（７）の工程においてエッチングした後の原盤上のフォトレジスト除去を行う（図２(ｇ)参照）。フォトレジスト除去には、無機アルカリ性の水溶液、あるいは一般的な有機溶剤系フォトレジスト剥離液が使用可能である。本実施例では、原盤を回転させつつ１％ＮａＯＨ水溶液を上から１分間滴下した後、純水シャワーで３分間洗浄してから高速振り切り乾燥を行う。
【００４８】
フォトレジスト除去方式では、その他にドライ方式として、Ｏ２ガスなどを用いたアッシングによる除去方法などがあり、これも使用可能である。
【００４９】
このように実施形態１では、層構成を相変化層１２，感熱層１３，フォトレジスト層１４の３層構造とし、かつ露光ビームを、中央のビームでピット露光する３ビームとすることにより、まずフォトレジスト層１４が露光現像されることによって溝が形成され、その後、フォトレジストパターンをマスクとして感熱層１３のエッチングを行うことにより、中央のビームで露光された部分が熱硬化を起こしてエッチングされずにピットとして残り、フォトレジスト層１４でマスクされていない、その他の露出部分はエッチングされて、感熱層１３に微細ピットと、溝幅変動が少なくかつ急峻度の高いシャープな微細溝とが形成される。
【００５０】
実施形態１によれば、以上の工程を実施することによって、多値記録方式においても微小な面積差をはっきりと判別可能なシャープなピット３’部分と、トラッキング外れを防ぐ案内溝４’部分とを同時に形成可能な読取専用光ディスク原盤の製造方法を、低欠陥かつ低コストで提供することが可能になる。
【００５１】
図４−１〜図４−２を参照して本発明の実施形態２を説明する。図４−１〜図４−２は実施形態２の光ディスク原盤製作の工程を示す一部断面図である。
【００５２】
（１’）原盤洗浄：原盤材料としては、研磨したガラスが一般的に用いられるが、もちろん金属あるいはシリコンなどを研磨したものでもよい。ここでは一般的な研磨ガラス板を用いることにする。図４（ａ）に示すガラス板４１の表面にＵＶ／Ｏ３と呼ばれる紫外線オゾン処理装置で約２分間表面処理することにより、ガラス板表面を親水化・活性化すると共に、ガラス板４１の表面の有機物を除去する（図示せず）。その後、高圧純水シャワーや超音波を印加した純水シャワーによって、ガラス板４１の表面に浮いた不純物を完全に洗浄除去した後、高速回転振り切り、およびＮ２ブローによって乾燥させる（図示せず）。
【００５３】
その他の洗浄方法として、例えばイソプロピルアルコールなどの溶剤で表面を洗浄（有機物の除去）した後、十分に純水で洗浄しておけば、ガラス板４１の表面を親水性に置換することができる。しかし、有機物の除去性に優れている点、および薬品を使わないなど、環境への影響，コスト，作業性の点を考慮すると、ＵＶ／Ｏ３処理が最も優れた洗浄方式であるといえる。
【００５４】
（２’）光吸収層形成：（１’）の工程におけるガラス板４１上に、露光ビームを吸収して発熱する性質を有する光吸収層４２を形成する（図４(ａ)参照）。該光吸収層材料としては、光を吸収して発熱する性質を持つ物質であれば、どのようなものでもよい。例えばＳｉ，Ｇｅ，ＧａＡｓなどの半導体材料、Ｂｉ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｎなどの低融点金属を含む金属間化合物材料、ＢｉＴｅ，ＢｉＩｎ，ＧａＳｂ，ＧａＰ，ＩｎＰ，ＩｎＳｂ，ＩｎＴｅ，ＩｎＳｎなどの材料、Ｃ，ＳｉＣなどの炭化物材料、Ｖ２Ｏ５，Ｃｒ２Ｏ３，Ｍｎ３Ｏ４，Ｆｅ２Ｏ３，Ｃｏ３Ｏ４，ＣｕＯなどの酸化物材料、ＡｌＮ，ＧａＮなどの窒化物材料、ＳｂＴｅなどの２元系の相変化材料、ＧｅＳｂＴｅ，ＩｎＳｂＴｅ，ＢｉＳｂＴｅ，ＧａＳｂＴｅなどの３元系の相変化材料、ＡｇＩｎＳｂＴｅなどの４元系材料の相変化材料を用いることができる。
【００５５】
実施形態２ではＳｂＴｅを採用している。成膜方法としてはスパッタリングの手法を用いている。膜厚に関しては、光吸収による熱拡散を抑制し、熱反応層に微細な円柱形状の形成を可能とするため、できるだけ薄い方がよい。本実施形態では３ｎｍ〜２０ｎｍとした。
【００５６】
（３’）熱反応層形成：（２’）の工程における光吸収層４２上に熱反応層４３を形成する（図４（ｂ）参照）。熱反応層４３は、光吸収層４２が露光ビームを吸収して発熱し、その熱を受けて反応して変化する性質を有するものを用いる。熱反応層の材料は、光吸収層の発熱で変化する材料であれば、どのような材料でもよい。成膜状態が低密度、もしくはアモルファス相となる材料が好ましい。例えばＳｉＯ２，ＳｉＯＮ，ＳｉＮなどのシリコン化合物材料を用いることができる。これらの材料は、レーザ光の照射に伴う光吸収層４２の発熱によって材料密度が変化し、レーザ照射部分が緻密化する。
【００５７】
エッチング工程においては、材料の緻密化に伴って、レーザ照射部分のエッチング速度が低下する。その結果、レーザ照射部分を構造体として残すことができる。またＺｎＳ，ＣａＳ，ＢａＳなどの硫化物材料を用いることができる。これらの材料は、レーザ光の照射に伴う光吸収層の発熱により材料密度が変化し、レーザ照射部分が緻密化する。またレーザ光照射部分では硫黄が解離し材料組成が変化する。
【００５８】
また、エッチング工程においては、材料の緻密化および材料組成の変化に伴いレーザ照射部分のエッチング速度が低下する。その結果、レーザ照射部分を構造体として残すことができる。またＺｎＳｅ，ＢａＳｅなどのセレン化物材料を用いることができる。これらの材料は、レーザ光の照射に伴う光吸収層４２の発熱で材料密度が変化し、レーザ照射部分が緻密化する。またレーザ光照射部分ではセレンが解離して材料組成が変化する。
【００５９】
また、エッチング工程においては、材料の緻密化および材料組成の変化に伴って、レーザ照射部分のエッチング速度が低下する。その結果、レーザ照射部分を構造体として残すことができる。またＣａＦ２，ＢａＦ２などのフッ素化合物材料を用いることができる。これらの材料は、レーザ光の照射に伴う光吸収層４２の発熱により材料密度が変化し、レーザ照射部分が緻密化する。また、レーザ光照射部分ではフッ素が解離し材料組成が変化する。エッチング工程においては、材料の緻密化および材料組成の変化に伴って、レーザ照射部分のエッチング速度が低下する。その結果、レーザ照射部分を構造体として残すことができる。
【００６０】
熱反応層材料としては、さらに露光ビームを透過させる必要もあるため、実施形態２ではＺｎＳとＳｉＯ２の化合物を採用している。該熱反応層材料は、熱によって反応する部分と未反応部分がしきい値的に変化し、未反応部分のエッチングによる除去が可能となり、さらに光吸収層４２の膜厚を薄膜化しているため、非常にシャープで急峻なピットあるいは案内溝を形成することができる。
【００６１】
成膜方法としては前述の光吸収層４２の形成と同様、スパッタリングの手法を用いることで連続的に成膜でき、時間とコストを節約することができる。膜厚は、最終的に熱反応層４３の厚さがピットおよび案内溝深さとなるため、そのように膜厚を規定する。実施形態２では４０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲とした。
【００６２】
（４’）フォトレジスト層形成：（３’）の工程における熱反応層４３の上に、ポジ型のフォトレジストをスピンコートし、加熱乾燥・冷却することによって、フォトレジスト層４４を形成する（図４(ｃ)参照）。フォトレジスト層４４を形成する前に、熱反応層４３上にシランカップリング剤（ジアミノシランあるいはＨＭＤＳ）、あるいはチタンカップリング剤などの密着増強剤を塗布して，フォトレジストに対する密着性を向上させるようにする。
【００６３】
なお、フォトレジスト材料としては、一般的に多値記録方式では、高いピット形成精度が要求されるため、短波長紫外線露光用の超高解像度タイプを用いる必要があるが、このタイプのフォトレジストは環境に対して非常に敏感な化学増幅タイプが多く、取り扱いが難しく、かつ高価である。それに対して実施形態２では、前述のように熱反応層４３によって高精細なピット形成が可能であり、フォトレジスト層４４は、案内溝形成用のマスクとして使用するため、環境に対して安定していて、かつ取り扱いの容易なｉ線系フォトレジストでも十分に使用可能であり、また大幅なコストダウンになる。
【００６４】
実施形態２では、フォトレジストとしてクラリアント製ｉ線系フォトレジストを使用している。フォトレジストの加熱条件は，オーブンで９０℃〜１２０℃，３０分〜１時間である。フォトレジスト層の膜厚は、マスクとして使用するため、厚すぎると大きな露光パワーが必要となり、かといって薄すぎるとマスク層としての役割を果たさないため、２０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲になるように調整する。
【００６５】
（５’）露光：（４’）の工程において製作した原盤を、青紫色または紫外線の露光ビーム４５を対物レンズ４６で集光して露光する（図４(ｄ)参照）。露光は、元のビームを偏光板とビームスプリッタ（ＰＢＳ）で２ビームに分け、それぞれにＥＯ素子またはＡＯ素子を使用してビーム変調，偏向することができるようにして、それぞれをピット露光用と案内溝露光用とに用いる。ピット露光用ビームはＯＮ／ＯＦＦ変調をすることができ、また案内溝露光用ビームは強度変調することができる。
【００６６】
実施形態２では、案内溝露光部にピット露光を行うことによって、案内溝付きピットを形成し、トラッキング外れが起きることを防止している。また案内溝露光用ビームの強度を下層の熱反応層４３が変質しない強度とし、ピット露光用ビームの強度を案内溝露光用ビームよりも強くして、下層の熱反応層４３が露光の熱によって硬化するようにする。そして、原盤を回転横送りしながら露光することにより、フォトレジスト層４４にはスパイラル状の案内溝の潜像４７ａが形成され、下層の熱反応層４３にはピット形状に硬化したピットの潜像４７ｂが形成される。
【００６７】
実施形態２における露光装置の光学系の概略図である図５を参照して実施形態２の露光方法を説明する。なお、図３にて説明した部材に対応する部材には同一符号を付した。
【００６８】
図５において、露光は、レーザ光源２０から出射した元のビームをスタビライザ２１を通して、λ／２板２２とビームスプリッタ（ＰＢＳ）２３を用いて２ビームに分け、一方を案内溝露光用ビーム２４ａ、他方をピット露光用ビーム２４ｂとして用い、それぞれにＥＯ素子またはＡＯ素子からなる変調器２５ａ，２５ｂ、および偏向器２６ａ〜２６ｂを用いてビーム変調，偏向が可能であるようにする。例えば、ピット露光用ビーム２４ｂには、変調器２５ｂと偏向器２６ｂにより、ビームにＯＮ／ＯＦＦ変調，偏向を行うことができる。
【００６９】
前記露光用の各ビーム２４ａ，２４ｂは、光路中にミラー３０，３１、あるいはＰＢＳ３２を用いて、図４（ｄ）に示す露光ビーム１５として、対物レンズ１６に入射するように構成されており、回転モータ３５により回転されるターンテーブル３６と、横動するスライダ３７とによって駆動される露光対象の原盤３８を露光する。
【００７０】
（６’）現像：（５’）の工程において露光された原盤をアルカリ性の現像液で現像し、純水で洗浄・高速回転で振り切り乾燥を行う。現像処理によってフォトレジスト層の露光された部分（潜像が形成された部分）が除去され、溝パターン４８が形成される（図４(ｅ)参照）。
【００７１】
（７’）エッチング：（６’）の工程において現像された後の原盤に対して熱反応層エッチングを行う（図４(ｆ)参照）。エッチングは実施形態２では、５％〜１０％のフッ酸水溶液に１０秒〜３０秒浸漬することによって行う。前述のように、熱反応層４３は露光時の熱によって反応する部分と未反応部分がしきい値的に変化し、かつ光吸収による熱拡散を抑制するために光吸収層４２を薄膜化しているため、エッチングによって熱反応層４３とフォトレジスト層４４のマスク部以外の部分は除去されて、非常にシャープで急峻なピット３”を形成することができる。
【００７２】
また、フォトレジスト層４４のマスク部はランド２”部分となり、案内溝４”が同時に形成される。また実施形態２では、フォトレジスト層４４によるマスクを施しているため、熱反応層４３の形成時に密着性が弱かった部分などが、エッチングによって侵され欠陥となるのを防ぐことができる。
【００７３】
エッチング方式では、その他にＣＨＦ３ガスなどを用いたＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）による除去方法などがあるため使用可能である。
【００７４】
（８’）フォトレジスト層除去：（７’）の工程においてエッチング後の原盤上のフォトレジスト除去を行う。フォトレジスト除去には、無機アルカリ性の水溶液、あるいは一般的な有機溶剤系フォトレジスト剥離液が使用可能である。実施形態２では、原盤を回転させつつ、１０％ＮａＯＨ水溶液を上から１分間滴下した後、純水シャワーで３分間洗浄してから高速振り切り乾燥を行う。
【００７５】
フォトレジスト除去方式では、その他にドライ方式として、Ｏ２ガスなどを用いたアッシングによる除去方法などがあるので使用可能である。
【００７６】
このように実施形態２では、層構成を光吸収層４２，熱反応層４３，フォトレジスト層４４の３層構造にし、かつ露光ビームを、案内溝露光用とピット露光用に分けることにより、まずフォトレジスト層４４が露光現像されることによって溝が形成され、その後、フォトレジストパターンをマスクとして熱反応層４３のエッチングを行うことにより、ピット露光用ビームで露光された部分が熱反応を起こしてエッチングされずにピットとして残り、フォトレジスト層４４でマスクされていない、その他の露出部分はエッチングされて、熱反応層４３に微細ピットと案内溝とが形成される。
【００７７】
実施形態２においても、実施形態１と同様に、以上の工程を実施することによって、多値記録方式においても微小な面積差をはっきりと判別可能なシャープなピット３”部分と、トラッキング外れを防ぐ案内溝４”部分とを同時に形成可能な読取専用光ディスク原盤の製造方法を、低欠陥かつ低コストで提供することが可能になる。
【００７８】
次に、スタンパ化から射出成形，メディア化までの工程について説明する。
【００７９】
（９’）導電被膜形成：（８’）の工程におけるガラス板４１の溝パターン面側に導電被膜４９を形成する（図４(ｈ)参照）。導電被膜４９の材質は、次のニッケル電鋳と同じニッケルで行うのが望ましい。導電被膜形成方法としては、スパッタリング法，真空蒸着法，無電解めっき法などを利用することができる。
【００８０】
実施形態２では、アルゴンガスによるスパッタリング法を用いている。なお、ニッケル被膜の膜厚は、薄すぎるとピットなどの欠陥が発生し易く、また厚すぎては内部応力によるクラックが発生するため、５００Å〜２０００Å程度の厚さがよい。ここまでの工程によって、光ディスク用の原盤が完成する。
【００８１】
（１０’）ニッケル電鋳：（９’）の工程における導電被膜４９の形成後、時間を置かずにニッケル電鋳処理を施し、ニッケルを積層（ニッケル電鋳５０）させてスタンパ化する（図４(ｉ)参照）。導電被膜４９を形成するのは、時間とともに空気中の酸素によって被膜の劣化が進み、被膜欠陥が出てくるし、被膜表面の親水性も低下するからである。望むべくは、導電被膜４９の形成後、６時間以内であれば導電被膜４９の劣化も起こらず、かつ電鋳液に対する濡れ性も保ったままなので都合がよい。なお、無電解めっきでニッケル導電被膜を形成する場合には、導電被膜４９の形成後、温水洗浄を行って表面が乾燥しないうちに連続して電鋳工程に進めば都合がよい。
【００８２】
前記原盤を入槽してから３分間〜５分間、０.２Ａ／ｄｍ２未満の弱電流密度で通電することにより、導電被膜４９をニッケル電鋳液に馴染ませて濡れ性を向上させ、ピット発生や電鋳時剥離を防ぐことができる。弱通電終了後に通電電流値を上昇させ、最終的に１２Ａ／ｄｍ２〜２０Ａ／ｄｍ２程度まで電流値を上昇させてから一定に保ち、所定の電鋳膜厚（３００μｍ程度）を得るまで通電を続ける。
【００８３】
（１１’）スタンパ剥離：（１０’）の工程におけるニッケル電鋳の終わった原盤からスタンパ５１を剥離する（図４(ｊ)参照）。この時、スタンパ５１に応力が加わって、スタンパ５１を曲げてしまわないように注意する必要がある。
【００８４】
剥離されたスタンパ５１には、熱反応層４３のピット部分が多少残っている場合があるので、これの除去を行う必要がある。その場合には、（７’）の工程において使用した３％〜１０％のフッ酸水溶液に、１分〜３分間浸漬した後、純水による水洗をすることにより、残渣を完全に除去することができる。この程度の時間の浸漬であれば、ニッケルスタンパのパターンは、ほとんど侵されることがない。
【００８５】
（１２’）マスタスタンパ化：（１１’）の工程におけるスタンパ５１にプラスチックコートで保護膜を付けて裏面研磨を行う。この裏面研磨は、（１１’）の工程のスタンパ剥離行程の前に行ってもよい。この場合には保護膜を付ける必要がなくなる。この後、スタンパ５１の内外径を所望の寸法にプレス加工することにより、マスタスタンパ５２が完成する（図４(ｋ)参照）。
【００８６】
（１３’）基板成形：次に、射出成形によって光ディスク基板を成形する。図６に示すように、接離自在に設けられた金型としての固定金型５３と可動金型５４との接合部に形成されるキャビティ５５内に前記マスタスタンパ５２を固定し、キャビティ５５内に溶融樹脂５６を射出充填し、固定金型５３と可動金型５４とによって圧縮する。
【００８７】
その後、固定金型５３と可動金型５４とを分離して、冷却固化した後の樹脂を取り出すことによって、光ディスク基板が得られる。この光ディスク基板に、反射層，保護層などを成膜・形成することによって、図１に示すような読取専用光ディスクメディアとして使用することができる。
【００８８】
なお、本実施形態の前記説明では、図１に示すように、案内溝４内にピット３を形成する構成のものを例にして説明したが、これを応用することによって、案内溝とランド部にピットを形成した案内溝付き読取専用の光ディスクメディアを製作することができる。
【００８９】
具体的には、前記工程（１１’）のスタンパ剥離まで終了したスタンパ５１をマスターにして、さらにもう一度、ニッケル電鋳を行って凹凸逆パターンの転写を行ったマザースタンパを製作する。そして、このマザースタンパを剥離し、内外径加工および裏面研磨を行い、射出成形用スタンパを製作する。この射出成形用スタンパを用いて射出成形を行うことにより、図７に示すような、案内溝付きランド部ピットを持つ読取専用の光ディスクメディア６０を製作することができる。
【００９０】
なお、図７において、６１はランド、６２は凹状のピット、６３は案内溝である。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、案内溝付き微細ピットパターンが形成される光ディスクの製造において適用され、ごく微細なピットから大きなピットまでの複数の大きさのピットを、読み取り時に判別可能な面積差で精細に形成することが要求される場合に実施して有効である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施形態１にて製作する案内溝付きピットが形成された光ディスクにおけるピット部分の基本形状の説明図
【図２−１】本発明の実施形態１を説明するための光ディスク原盤製作の工程を示す一部断面図
【図２−２】本発明の実施形態１を説明するための光ディスク原盤製作の工程を示す一部断面図
【図３】実施形態１における露光方法を説明するための露光装置の光学系の概略図
【図４−１】本発明の実施形態２を説明するための光ディスク原盤，スタンパ，光ディスク基板の製造工程を示す一部断面図
【図４−２】本発明の実施形態２を説明するための光ディスク原盤，スタンパ，光ディスク基板の製作工程を示す一部断面図
【図５】実施形態２における露光方法を説明するための露光装置の光学系の概略図
【図６】本実施形態における光ディスク基板の射出成形の説明図
【図７】本実施形態の適用例である案内溝付きランド部ピットを有する光ディスクの要部を示す斜視図
【図８】従来の光ディスクにおける２値記録方式の説明図
【図９】従来の光ディスクにおける多値記録方式の説明図
【符号の説明】
【００９３】
１  光ディスク
２  ランド
３  ピット
４  案内溝
１１  ガラス板
１２  相変化層
１３  感熱層
１４  フォトレジスト層
１５  露光ビーム
１６  対物レンズ
１７ａ，１７ｂ  潜像
１８  溝パターン
２０  レーザ光源
２４ａ  案内溝露光用ビーム
２４ｂ，２４ｃ  ピット露光用ビーム
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ  変調器
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ  偏向器
３８  原盤
４１  ガラス板
４２  光吸収層
４３  熱反応層
４４  フォトレジスト層
４７ａ，４７ｂ  潜像
４８  溝パターン
４９  導電被膜
５０  ニッケル電鋳
５１  スタンパ
５２  マスタスタンパ
５３  固定金型
５４  可動金型
５５  キャビティ
５６  溶融樹脂
６１  ランド
６２  ピット
６３  案内溝
【図１】
2006004586.tif 000003
【図２−１】
2006004586.tif 000004
【図２−２】
2006004586.tif 000005
【図３】
2006004586.tif 000006
【図４−１】
2006004586.tif 000007
【図４−２】
2006004586.tif 000008
【図５】
2006004586.tif 000009
【図６】
2006004586.tif 000010
【図７】
2006004586.tif 000011
【図８】
2006004586.tif 000012
【図９】
2006004586.tif 000013